DE102019205748A1 - Schaltbares Planetengetriebe - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein schaltbares Planetengetriebe (1) umfassend einen Planetenträger (2), mehrere drehbar an dem Planetenträger (2) angeordnete Planetenräder (3) sowie ein Sonnenrad (4) und ein Hohlrad (5), die jeweils mit den Planetenrädern (3) kämmen, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (2) mindestens ein axial darin verschiebbares Verbindungselement (6) aufweist, das auf einer ersten Seite des Planetenträgers (2) mit einem Aktuator (7) zumindest mittelbar verbunden und auf einer zweiten Seite des Planententrägers (2) mit einem ersten Klauenelement (8) zumindest mittelbar verbunden ist, wobei das erste Klauenelement (8) durch axiale Verschiebung des mindestens einen Verbindungselements (6) im Planetenträger (2) mittels Aktuatorbetätigung zwischen einer ersten Schaltstellung und zumindest einer zweiten Schaltstellung verschiebbar ist.
Description
- Die Erfindung betrifft ein schaltbares Planetengetriebe umfassend einen Planetenträger, mehrere drehbar an dem Planetenträger angeordnete Planetenräder sowie ein Sonnenrad und ein Hohlrad, die jeweils mit den Planetenrädern kämmen.
- Beispielsweise offenbart die
DE 10 2004 014 081 A1 ein schaltbares Planetengetriebe mit mehreren Planetenradsätzen, mit wenigstens zwei reibschlüssigen Schaltelementen zum Zuschalten verschiedener Leistungspfade in einen Kraftfluss und mit mehreren formschlüssigen Schaltelementen zum Einstellen verschiedener Übersetzungsstufen in den Leistungspfaden. Die reibschlüssigen Schaltelemente und die formschlüssigen Schaltelemente sind derart zwischen Wellen der Planetenradsätze, einem Gehäuse sowie einer Getriebeeingangswelle und einer Getriebeausgangswelle angeordnet, dass Gangstufenwechsel zumindest in einem unteren Gangstufenbereich über die reibschlüssigen Schaltelemente zugkraftunterbrechungsfrei durchführbar sind. Wenigstens eines der reibschlüssigen Schaltelemente ist als Kupplung ausgeführt. Die formschlüssigen Schaltelemente, die reibschlüssigen Schaltelemente und die Planetenradsätze sind derart im Gehäuse positioniert und miteinander in Wirkverbindung bringbar, dass eine Betätigung der formschlüssigen Schaltelemente ohne einen Durchgriff durch rotierende Bauteile durchführbar ist. - Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein kompaktbauendes schaltbares Planetengetriebe zu schaffen. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Ein erfindungsgemäßes schaltbares Planetengetriebe umfasst einen Planetenträger, mehrere drehbar an dem Planetenträger angeordnete Planetenräder sowie ein Sonnenrad und ein Hohlrad, die jeweils mit den Planetenrädern kämmen, wobei der Planetenträger mindestens ein axial darin verschiebbares Verbindungselement aufweist, das auf einer ersten Seite des Planetenträgers mit einem Aktuator zumindest mittelbar verbunden und auf einer zweiten Seite des Planententrägers mit einem ersten Klauenelement zumindest mittelbar verbunden ist, wobei das erste Klauenelement durch axiale Verschiebung des mindestens einen Verbindungselements im Planetenträger mittels Aktuatorbetätigung zwischen einer ersten Schaltstellung und zumindest einer zweiten Schaltstellung verschiebbar ist.
- Mithin ist das mindestens eine Verbindungselement axial durch den Planetenträger durchgeführt und dazu eingerichtet, nach Maßgabe des Aktuators, der sich auf der ersten Seite des Planetengetriebes befindet und zumindest mittelbar mit dem mindestens einen Verbindungselement verbunden ist, das erste Klauenelement, das sich auf der zweiten Seite des Planetengetriebes befindet und zumindest mittelbar mit dem mindestens einen Verbindungselement verbunden ist, zwischen der ersten Schaltstellung und zumindest der zweiten Schaltstellung zu verschieben. Mithin erfolgt mittels des mindestens einen Verbindungselements ein Durchgriff durch den Planetenträger, sodass ein kompaktbauendes schaltbares Planetengetriebe ausgebildet wird.
- Unter einer zumindest mittelbaren Verbindung von zwei Bauteilen ist zu verstehen, dass die beiden Bauteile direkt, also unmittelbar miteinander verbunden sein können oder, dass zwischen den beiden Bauteilen weitere Elemente angeordnet sind, sodass die beiden Bauteile mittelbar über die weiteren Elemente miteinander verbunden sind.
- Vorzugsweise ist das erste Klauenelement ringförmig ausgebildet. Mithin ist das erste Klauenelement als Klauenring ausgebildet. Unter einem Klauenring ist ein ringförmiges Schaltelement zu verstehen, das zur formschlüssigen Verbindung mit mindestens einem weiteren Element zusammenwirkt. Mithin ist der Klauenring als Schaltelement ausgebildet, das zwischen mindestens zwei Schaltstellungen schaltbar ist und somit zumindest zwei unterschiedliche Übersetzungen am Planetengetriebe realisiert, wobei das Planetengetriebe zwischen den zumindest zwei Übersetzungen schaltbar ist.
- Bevorzugt ist das mindestens eine Verbindungselement stiftförmig bzw. stangenförmig ausgebildet. Mithin ist das mindestens eine Verbindungselement als Schaltstift ausgebildet. Ein Schaltstift ist ein zylindrisches Bauteil, das vorzugsweise aus einem Metall ausgebildet ist. Insbesondere ist der mindestens eine Schaltstift aus Vollmaterial oder hohlzylindrisch und somit gewichtsreduziert ausgebildet.
- Vorzugsweise weist das erste Klauenelement eine Innenverzahnung auf, die in einer ersten Schaltstellung mit einer Verzahnung an einem zweiten Klauenelement formschlüssig verbunden ist, und in einer zweiten Schaltstellung mit einer Verzahnung an einem dritten Klauenelement formschlüssig verbunden ist. Insbesondere sind die erste Verzahnung an dem zweiten Klauenelement und die zweite Verzahnung an dem dritten Klauenelement als Außenverzahnungen ausgebildet. Unter einer Verzahnung ist eine Struktur zu verstehen, die formschlüssig mit einer korrespondierend bzw. komplementär dazu ausgebildeten Struktur verbunden ist. Die Außenverzahnung ist an einer Außenumfangsfläche des jeweiligen Bauteils ausgebildet, wobei die Innenverzahnung an einer Innenumfangsfläche des jeweiligen Bauteils ausgebildet ist.
- Beispielsweise ist das zweite oder dritte Klauenelement mit dem Sonnenrad oder mit dem Hohlrad drehfest verbunden. Gemäß eines weiteren Beispiels ist das zweite Klauenelement mit dem Sonnenrad oder mit dem Hohlrad drehfest verbunden. In diesem Fall wird der Planetenträger in der ersten Schaltstellung mit dem Sonnenrad oder mit dem Hohlrad drehfest verbunden. Gemäß eines weiteren Beispiels ist das dritte Klauenelement mit dem Sonnenrad oder mit dem Hohlrad drehfest verbunden. In diesem Fall wird der Planetenträger in der zweiten Schaltstellung mit dem Sonnenrad oder mit dem Hohlrad drehfest verbunden. Alternativ ist das zweite Klauenelement mit dem Sonnenrad und das dritte Klauenelement mit dem Hohlrad drehfest verbunden. In diesem Fall wird der Planetenträger in der ersten Schaltstellung mit dem Sonnenrad und in der zweiten Schaltstellung mit dem Hohlrad drehfest verbunden. Ebenso ist es auch denkbar das zweite Klauenelement mit dem Hohlrad und das dritte Klauenelement mit dem Sonnenrad drehfest zu verbinden. In diesem Fall wird der Planetenträger in der ersten Schaltstellung mit dem Hohlrad und in der zweiten Schaltstellung mit dem Sonnenrad drehfest verbunden.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erste Klauenelement in einer dritten Schaltstellung von dem zweiten und dritten Klauenelement entkoppelt. Mithin befindet sich das erste Klauenelement in der dritten Schaltstellung in einer Zwischenstellung, die den Planetenträger von dem zweiten und dritten Klauenelement entkoppelt und somit frei drehen lässt.
- Insbesondere ist die dritte Schaltstellung axial zwischen der ersten und der zweiten Schaltstellung angeordnet. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass aus der dritten Schaltstellung (Neutralstellung) je nach Richtung der axialen Verschiebung des ersten Klauenelements in die erste oder zweite Schaltstellung geschaltet werden kann. Dies verkürzt insbesondere den Schaltweg und die Schaltzeit.
- Bevorzugt weist das erste Klauenelement eine Außenverzahnung auf, die in einer Innenverzahnung des Planetenträgers greift und axial geführt ist. Beispielsweise kann die Außenverzahnung am ersten Klauenelement lediglich einen Zahn aufweisen, der dazu eingerichtet ist mit der korrespondierend bzw. komplementär dazu ausgebildeten Zahnlücke bzw. Nut an einem axialen Abschnitt des Planetenträgers formschlüssig zusammenzuwirken, um eine kontrollierte axiale Verschiebung des ersten Klauenelements zu realisieren und eine Rotation des ersten Klauenelements zu verhindern. Alternativ kann die Außenverzahnung umlaufend am ersten Klauenelement ausgebildet sein und eine Vielzahl von Zähnen und Zahnlücken aufweisen, die formschlüssig mit einer korrespondierend bzw. komplementär dazu ausgebildeten Innenverzahnung an einem axialen Abschnitt des Planetenträgers zusammenwirken. Bei einer Aktuierung des Aktuators gleitet das erste Klauenelement mit seiner Außenverzahnung axial in der Innenverzahnung am Planetenträger zwischen den mindestens zwei Schaltstellungen. Vorzugweise ist der Aktuator elektromechanisch aktuierbar.
- Vorzugsweise sind mehrere Verbindungselemente am Planetenträger aufgenommen, wobei jeweils ein Verbindungselement in Umfangsrichtung zwischen zwei Planetenräder am Planetenträger angeordnet ist. Mithin sind Verbindungselemente und Planetenräder in Umfangsrichtung abwechselnd am Planetenträger angeordnet. Insbesondere ist ein jeweiliges Verbindungselemente in eine dafür vorgesehene axiale Ausnehmung am Planetenträger angeordnet und axial geführt, wobei ein jeweiliges Planetenrad über einen jeweiligen Planetenradbolzen drehbar am Planetenträger gelagert ist.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das mindestens eine Verbindungselement auf der ersten Seite des Planetenträgers mit einer Scheibe verbunden, wobei die Scheibe mittelbar über eine Schiebemuffe und eine Schaltgabel mit dem Aktuator verbunden ist. Mithin verschiebt der Aktuator bei Betätigung eine Schaltgabel, die in eine Schiebemuffe greift, wobei die Schiebemuffe mit der Scheibe verbunden ist und über die Scheibe das mindestens eine Verbindungselement betätigt. Insbesondere sind eine Vielzahl von Verbindungselemente über den Umfang gleichmäßig verteilt an der Scheibe aufgenommen, sodass über die Scheibe alle Verbindungselemente gleichzeitig axial im Planetenträger verschoben werden. Vorzugsweise ist die Schaltmuffe an einer Welle axial beweglich aufgenommen. Bevorzugt ist die Scheibe topfförmig gebogen und kommt axial an der Schaltmuffe zur Anlage.
- Beispielsweise ist das mindestens eine Verbindungselement formschlüssig in einer jeweiligen Ausnehmung an der Scheibe aufgenommen. Insbesondere ist das mindestens eine Verbindungselement mit der Scheibe verpresst.
- Ferner bevorzugt ist das mindestens eine Verbindungselement über einen Sprengring formschlüssig am ersten Klauenelement angeordnet. Vorzugsweise ist der Sprengring formschlüssig in einer dafür vorgesehenen Nut am jeweiligen Verbindungselement angeordnet und kommt axial an dem ersten Klauenelement zur Anlage.
- Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt
-
1 eine vereinfachte schematische Perspektivschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes, -
2 eine vereinfachte schematische Halbschnittdarstellung des erfindungsgemäßen Planetengetriebes, -
3 eine stark vereinfachte schematische Darstellung einer ersten Schaltstellung eines ersten Klauenelements des erfindungsgemäßen Planetengetriebes, -
4 eine stark vereinfachte schematische Darstellung einer zweiten Schaltstellung des ersten Klauenelements des erfindungsgemäßen Planetengetriebes, und -
5 eine stark vereinfachte schematische Darstellung einer dritten Schaltstellung des ersten Klauenelements des erfindungsgemäßen Planetengetriebes. - Gemäß
1 und2 weist ein erfindungsgemäßes schaltbares Planetengetriebe1 einen Planetenträger2 , mehrere drehbar an dem Planetenträger2 angeordnete Planetenräder3 sowie ein Sonnenrad4 und ein Hohlrad5 auf. Vorliegend kämmen drei Planetenräder3 mit dem Sonnenrad4 und dem Hohlrad5 , wobei aufgrund der Schnittdarstellung in1 lediglich ein Planetenrad3 dargestellt ist. Die Planetenräder3 sind über nicht näher dargestellte Planetenradbolzen am Planetenträger2 drehbar gelagert. Das Sonnenrad4 ist mit einer ersten WelleW1 drehfest verbunden, wobei der Planetenträger2 mit einer zweiten WelleW2 drehfest verbunden ist. - Der Planetenträger
2 weist drei axial darin verschiebbare sowie stiftförmig ausgebildete Verbindungselemente6 auf, wobei aufgrund der Schnittdarstellung in1 und2 lediglich ein Verbindungselement6 dargestellt ist. Die Verbindungselemente6 sind auf einer ersten Seite des Planetenträgers2 über eine Scheibe14 , über eine Schiebemuffe15 und über eine Schaltgabel16 mit dem Aktuator7 verbunden. Vorliegend ist das jeweilige Verbindungselement6 formschlüssig in einer jeweiligen Ausnehmung17 an der Scheibe14 aufgenommen. Die Scheibe14 ist topfförmig gebogen und kommt an der Schiebemuffe15 zur Anlage. Die mit dem Aktuator7 wirksam verbundene Schaltgabel16 greift in die Schiebemuffe15 formschlüssig ein, um diese nach Maßgabe des Aktuators7 axial zu verschieben. Der Aktuator7 ist lediglich in2 stark vereinfacht dargestellt und dazu eingerichtet, elektromechanisch aktuiert zu werden. Die Verbindungselemente6 und die Planetenräder3 sind in Umfangsrichtung abwechselnd am Planetenträger2 angeordnet. Mit anderen Worten ist jeweils ein Planetenrad3 zwischen zwei Verbindungselementen6 angeordnet. - Auf einer zweiten Seite des Planententrägers
2 sind die Verbindungselemente6 mit einem ringförmigen ersten Klauenelement8 verbunden. Wie besonders gut aus1 und2 ersichtlich ist, ist die zweite Seite des Planetenträgers2 gegenüber der ersten Seite des Planetenträgers2 nicht von außen zugänglich. Vorliegend sind alle Verbindungselemente6 über einen gemeinsamen Sprengring18 mit dem ersten Klauenelement8 verbunden, wobei in dem Klauenelement8 für jedes Verbindungselement6 eine Bohrung19 zur Durchführung und Verbindung des jeweiligen Verbindungselements6 ausgebildet ist. Das erste Klauenelement8 weist eine Außenverzahnung12 auf, die in einer Innenverzahnung13 des Planetenträgers2 greift und darin axial geführt ist, um eine axiale Verschiebung des ersten Klauenelements8 zu ermöglichen und gleichzeitig eine Rotation des ersten Klauenelements8 zu verhindern. Ferner weist das erste Klauenelement 8eine Innenverzahnung9 auf, die in einer ersten Schaltstellung mit einer Verzahnung10a an einem zweiten Klauenelement10 formschlüssig verbindbar ist, und in einer zweiten Schaltstellung mit einer Verzahnung11a an einem dritten Klauenelement11 formschlüssig verbindbar ist. Das zweite Klauenelement10 ist drehfest mit einer dritten WelleW3 verbunden. Das dritte Klauenelement11 ist drehfest mit dem Hohlrad5 verbunden. Die drei WellenW1 ,W2 ,W3 sind koaxial zueinander angeordnet und rotieren um eine gemeinsame DrehachseA . - In
1 ,2 und5 ist das erste Klauenelement8 in einer dritten Schaltstellung dargestellt, wobei das erste Klauenelement8 in der dritten Schaltstellung von dem zweiten und dritten Klauenelement10 ,11 entkoppelt ist. Das erste Klauenelement8 wird mittels Aktuatorbetätigung durch axiale Verschiebung der Verbindungselemente6 im Planetenträger2 zwischen den drei Schaltstellungen verschoben. Die dritte Schaltstellung des ersten Klauenelements8 ist eine Zwischenstellung, wobei die dritte Schaltstellung axial zwischen der ersten und der zweiten Schaltstellung angeordnet ist. Mithin ist das erste Klauenelement8 in der dritten Schaltstellung weder mit der ersten noch mit der zweiten Verzahnung10a ,11 a im Zahneingriff und somit von dem zweiten und dritten Klauenelement10 ,11 entkoppelt. -
3 ,4 und5 zeigen jeweils einen Ausschnitt des Planetengetriebes1 gemäß1 und2 stark vereinfacht, wobei3 das erste Klauenelement8 in der ersten Schaltstellung zeigt, wobei ferner4 das erste Klauenelement8 in der zweiten Schaltstellung zeigt, und wobei5 das erste Klauenelement8 in der dritten Schaltstellung zeigt. - Gemäß
3 ist die Innenverzahnung9 des ersten Klauenelements8 in der ersten Schaltstellung mit der Verzahnung10a an dem zweiten Klauenelement10 formschlüssig verbunden. - Gemäß
4 ist die Innenverzahnung9 des ersten Klauenelements8 in der zweiten Schaltstellung mit der Verzahnung11a an dem dritten Klauenelement11 formschlüssig verbunden. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Planetengetriebe
- 2
- Planetenträger
- 3
- Planetenrad
- 4
- Sonnenrad
- 5
- Hohlrad
- 6
- Verbindungselement
- 7
- Aktuator
- 8
- erstes Klauenelement
- 9
- Innenverzahnung am ersten Klauenelement
- 10
- zweites Klauenelement
- 10a
- Verzahnung am zweiten Klauenelement
- 11
- drittes Klauenelement
- 11a
- Verzahnung am dritten Klauenelement
- 12
- Außenverzahnung am ersten Klauenelement
- 13
- Innenverzahnung am Planetenträger
- 14
- Scheibe
- 15
- Schiebemuffe
- 16
- Schaltgabel
- 17
- Ausnehmung
- 18
- Sprengring
- 19
- Bohrung
- A
- Drehachse
- W1
- erste Welle
- W2
- zweite Welle
- W3
- dritte Welle
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102004014081 A1 [0002]
Claims (12)
- Schaltbares Planetengetriebe (1) umfassend einen Planetenträger (2), mehrere drehbar an dem Planetenträger (2) angeordnete Planetenräder (3) sowie ein Sonnenrad (4) und ein Hohlrad (5), die jeweils mit den Planetenrädern (3) kämmen, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (2) mindestens ein axial darin verschiebbares Verbindungselement (6) aufweist, das auf einer ersten Seite des Planetenträgers (2) mit einem Aktuator (7) zumindest mittelbar verbunden und auf einer zweiten Seite des Planententrägers (2) mit einem ersten Klauenelement (8) zumindest mittelbar verbunden ist, wobei das erste Klauenelement (8) durch axiale Verschiebung des mindestens einen Verbindungselements (6) im Planetenträger (2) mittels Aktuatorbetätigung zwischen einer ersten Schaltstellung und zumindest einer zweiten Schaltstellung verschiebbar ist.
- Planetengetriebe (1) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Klauenelement (8) ringförmig ausgebildet ist. - Planetengetriebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Klauenelement (8) eine Innenverzahnung (9) aufweist, die in einer ersten Schaltstellung mit einer Verzahnung (10a) an einem zweiten Klauenelement (10) formschlüssig verbunden ist, und in einer zweiten Schaltstellung mit einer Verzahnung (11a) an einem dritten Klauenelement (11) formschlüssig verbunden ist.
- Planetengetriebe (1) nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Klauenelement (8) in einer dritten Schaltstellung von dem zweiten und dritten Klauenelement (10, 11) entkoppelt ist. - Planetengetriebe (1) nach
Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Schaltstellung axial zwischen der ersten und der zweiten Schaltstellung angeordnet ist. - Planetengetriebe (1) nach einem der
Ansprüche 3 bis5 , dadurch gekennzeichnet, dass das zweite oder dritte Klauenelement (10, 11) mit dem Sonnenrad (4) oder mit dem Hohlrad (5) drehfest verbunden ist. - Planetengetriebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Klauenelement (8) eine Außenverzahnung (12) aufweist, die in einer Innenverzahnung (13) des Planetenträgers (2) greift und axial geführt ist.
- Planetengetriebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Verbindungselemente (6) am Planetenträger (2) aufgenommen sind, wobei jeweils ein Verbindungselement (6) in Umfangsrichtung zwischen zwei Planetenräder (3) am Planetenträger (2) angeordnet ist.
- Planetengetriebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Verbindungselement (6) auf der ersten Seite des Planetenträgers (2) mit einer Scheibe (14) verbunden ist, wobei die Scheibe (14) mittelbar über eine Schiebemuffe (15) und eine Schaltgabel (16) mit dem Aktuator (7) verbunden ist.
- Planetengetriebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Verbindungselement (6) über einen Sprengring (18) formschlüssig am ersten Klauenelement (8) angeordnet ist.
- Planetengetriebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (7) elektromechanisch aktuierbar ist.
- Planetengetriebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Verbindungselement (6) stiftförmig ausgebildet ist.
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